3d打印技术中国现状

第一篇：3d打印技术中国现状

3D打印技术的现状与发展

随着工业现代化的不断发展，传统的加工工艺已无法满足现代工业部件的加工需求，许多异形结构利用传统加工(包括五轴加工中心)很难加工或根本不能加工。随即3D打印机应运而生„„

3D打印机看似复杂，却很简单，也许你会为它神奇的能力而震撼，也许你会为它的高科技而惊呆，其实从1916年爱因斯坦提出激光原理时，已经为1986年第一台3D打印机的出现奠定了坚实的理论基础。说起3D打印机的原理其实一点也不复杂。

3D打印就是断层激光扫描烧结的逆过程，断层扫描就是把某个三位模型“切”成无数叠加的片;3D打印就是一片一片的打印，然后叠加到一起，成为一个立体物体。其优势就是在于传统的加工方法是利用去除材料进行加工，而3D打印则是增加材料进行加工。这样与传统加工方式相比，3D打印机生产有材料利用率高，加工成型速度快，时间短，成型产品密度更均匀等优势，其中最大的优势在于不再受制于产品结构，只要设计师能想出的结构，3D打印机都能帮他实现。

传统的工业产品开发，往往是先开模具，然后再做手板，而运用3D打印技术，无需开模，可以把制造时间减少，费用降低，对成本更好的控制。而一些好的设计理念，无论其结构和工艺多么复杂，均可利用3D打印技术，短时间内制造出来，从而极大地促进了产品的创新设计，有效改善工业设计能力薄弱的问题。

3D打印需要依托多个学科领域的尖端技术，至少包括以下方面：

信息技术：要有先进的设计软件及数字化工具，辅助设计人员制作出产品的三维数字模型，并且根据模型自动分析出打印的工序，自动控制打印器材的走向。

精密机械：3D打印以“每层的叠加”为加工方式。要生产高精度的产品，必须对打印设备的精准程度、稳定性有较高的要求。

材料科学：用于3D打印的原材料较为特殊，必须能够液化、粉末化、丝化，在打印完成后又能重新结合起来，并具有合格的物理、化学性质。

3D打印机的应用领域及其广泛，从寻常百姓家的锅碗瓢盆，到关系到国家安全的国防事业，几乎各种领域都可以有他的身影。他的应用对象可以是任何行业，只需要这些行业提供3D数据模型或原型，3D打印机均可以加工。其中这些行业中对3D打印机需求较大的包括政府、航空航天、医疗设备、高科技研发、教育业以及制造业。

医疗行业：从2010年美国成功打印活体器官开始，似乎直接打印人体也并不是不可能，它更类似于克隆技术，他打印出来的活体器官不会与患者排斥。他还可以打印骨骼、牙齿等。我们可以预计在将来3D打印机的发展中，在医疗方面会引入一个全新的人体植入概念，让更多的患者看到希望。

产品研发：我们可以利用3D打印技术快速制造手板模型，这样不但保留原有结构的特征，同时还可以做比例缩减，缩短加工时间短，降低生产成本，减少产品改良时间，更适合产品研究开发。

建筑设计：在建筑业，工程师和设计师们已经开始使用3D打印机打印建筑模型，这种方法快速、低成本、环保，同时制作精美。完全符合设计者的要求，切有节省大量的材料和时间。

食品产业。没错，就是“打印”食品。研究人员已经开始尝试打印巧克力了。或许在不久的将来，很多看起来一模一样的食品就是用食品3D打印机“打印”出来的。当然，到那时可能人工制作的食品会贵很多倍。

、

汽车制造业。不是说你的车是3D打印机打印出来的(当然或许有一天这也有可能)，而是说汽车行业在进行安全性测试等工作时，会将一些非关键部件用3D打印的产品替代，在追求效率的同时降低成本。

配件、饰品。这是最广阔的一个市场。在未来不管是你的个性笔筒，还是有你半身浮雕的手机外壳，抑或是你和爱人拥有的世界上独一无二的戒指，都有可能是通过3D打印机打印出来的。甚至不用等到未来，现在就可以实现。

3D技术的国内发展现状

国内3D打印技术近几年刚开始发展，企业开始了解这种加工方式但不认可，一方面是由于企业不能摆脱传统制造业的思维方式，另一方面则是由于加工成本过高，部件不宜利用3D打印机进行批量生产。而且国内打印机的发展还有以下缺陷

1.缺乏教育培训和社会推广

目前，企业购置3D打印设备的数量非常有限，应用范围狭窄。更有一切企业根本不知道3D打印是什么样的东西。而在教育教学方面，机械、材料、信息技术等工程学科的教学课程体系中，缺乏与3D打印相关的必修环节，3D打印停留在部分学生的课外兴趣研究层面。得不到深入研究。

2.企业对技术研发投入不足

我国虽已有几家企业能自主制造3D打印设备，但企业规模普遍较小，研发力量不足。在加工流程稳定性、工件支撑材料生成和处理、部分特种材料的制备技术等诸多具体环节，存在较大缺陷，难以完全满足产品制造的需求。 3.产业链缺乏统筹发展

3D打印行业的发展需要完善的供应商和服务商体系、市场平台。供应商和服务商体系中，包含工业设计机构、3D数字化技术提供商、3D打印机及耗材提供商、3D打印设备经销商、3D打印服务商。市场平台包含第三方检测验证支持、金融支持、电子商务、知识产权保护等支持。而目前国内的3D打印企业还处于“单打独斗”的初步发展阶段，产业整合度较低，主导的技术标准、开发平台尚未确立，技术研发和推广应用还处于无序状态。

而在国外特别是美国，3D打印技术要比在国内发展早，企业早已熟知这种可能对世界加工制造业带来革命的新技术。所以相较于国内，美国对3D打印技术的研发生产投资都远远胜于我国。

当前，全球正在兴起新一轮数字化制造浪潮。发达国家面对近年来制造业竞争力的下降，大力倡导“再工业化、再制造化”战略，提出智能机器人(300024)、人工智能、3D打印是实现数字化制造的关键技术，并希望通过这三大数字化制造技术的突破，巩固和提升制造业的主导权，加快3D打印产业发展，可推动我国由“工业大国”向“工业强国”的转变。

3D打印的未来

英国《经济学人》杂志在《第三次工业革命》一文中，将“3D打印技术作为第三次工业革命的重要标志之一”，这充分可以看出3D 打印机将来不是要取代某一个制造业，而是要取代几乎所有的制造业。未来你想要什么，只需下载图纸，按一下„打印‟键，就可以去喝咖啡听音乐了，剩下的所有事，请统统交给打印机。

未来的3D打印我们可以做什么?也许我们的房屋不在是人工建造的而是用3D打印机打印一个，我们不会受食物的匮乏而限制，想吃什么自己打;家里的常用物品不在需要购买，需要杯子自己打印一个，可以看出，3D打印会在将来给我们带来的便捷之处。

3D打印机的未来或将无所不能，只需要一个想法，一些材料，一台3D打印机，就能将脑中的一切转变为实体

高新区3D打印技术的发展设想和对策

采取财税金融政策上积极支持、积极引导建立行业协会，鼓励研发，加强教育培训等措施，进一步促进3D打印社会化推广。

——制定数字化制造规划，促进3D产业优先发展

建议将3D打印技术定位为生产性服务业、文化创意、工业设计、先进制造、电子商务及制造业信息化工程的关键技术和共性技术，将该产业纳入优先发展产业及产品目录。在财税金融政策上，鼓励企业投资、研发、生产和应用3D打印，支持3D打印设备的进出口。

——加强产业联盟、行业协会建设，推动3D产业协同发展

积极引导工业设计企业、3D数字化技术提供商、3D打印机及材料研发企业和机构、3D打印服务应用提供商组建产业联盟，利用有关学会、协会的平台加强研讨和交流，共同推动3D打印技术研发和行业标准制定。促进3D打印技术发展的市场平台建设，包括3D打印电子商务平台、3D打印数据安全和产权保护机制、3D打印及周边项目投融资机制等，促进产业可持续发展。

——加大科技扶持力度，提升3D打印技术水平

设立专项基金，重点推进数字化技术、软件控制、打印装置、材料技术等关键技术的研发。在研发扶持中，要注意建立公平、公正的研发绩效评估体系，鼓励各研发主体探索不同的技术路径。加强对3D打印产学研合作的支持，特别对实施产业化的企业在市场销售、社会推广上给予政策支持。

——加强教育培训，促进3D打印社会化推广

将3D打印技术纳入相关学科建设体系，培养3D打印技术人才。依靠行业协会、博览会、论坛等组织形式进行3D打印技术和周边应用的培训。在科技馆、文化艺术中心、青少年活动中心等公共机构进行3D打印技术的展示、宣传和推广。发展3D打印服务中心，推广3D打印技术应用，为发展3D打印产业积累应用经验。

第二篇：我国3D打印技术发展现状及环境分析

摘要：3D打印技术已获得迅速发展，并受到世界各国广泛关注，基于目前3D打印技术发展的现实情况，着重分析我国3D打印技术发展现状以及面临的环境条件，并提出我国3D打印技术发展与应用的对策建议，以便为我国抢抓3D打印技术发展机遇提供重要技术支撑。

近年来，3D打印技术获得迅速发展，并受到世界各国的广泛关注，美国科学家将3D打印产业列为“美国十大增长最快的工业”之一，有的甚至期望3D打印这种神奇的技术能带来“第三次工业革命”[1][2]。军事强国加大技术研发力度，3D打印技术成熟度及性能不断提升，3D打印精度和速度不断提高，打印成本越来越低，打印原材料更加丰富;主要国家积极探索3D打印技术在武器装备设计、制造和维修保障中的应用，已经通过3D打印技术成功“打印”出手枪;美军应用3D打印技术，辅助研制了导弹用的弹出式点火器模型;美国GE集团已应用3D打印技术制造喷气发动机[3]。随着世界各国不断加大对3D打印技术的研发与投入，我国也开始高度重视3D打印技术发展与应用，已持续加大对3D打印技术支持，在若干关键技术方向取得了重要突破，在多个领域的应用取得重要进展，3D打印技术发展的支撑环境条件更加完善。

一、我国3D打印技术发展现状

我国3D打印技术发展与发达国家相比，虽然在技术标准、技术水平、产业规模和产业链方面还存在大量有待改进和发展的地方，但经过多年的发展，已形成以高校为主体的技术研发力量布局，若干关键技术取得重要突破，产业发展开始起步，形成了小规模产业市场，并在多个领域成功应用，为下一步发展奠定了良好基础。

(一)初步建立以高校为主体的技术研发力量体系

自上世纪90年代初开始，北京航空航天大学、西北工业大学、华中科技大学、西安交通大学、清华大学等高校相继开展了3D打印技术研究，成为我国开展3D打印技术的主要力量，推动了我国3D打印技术的整体发展。北京航空航天大学“大型整体金属构件激光直接制造”教育部工程研究中心的王华明团队，西北工业大学凝固技术国家重点实验室的黄卫东团队主要开展金属材料激光净成形直接制造技术研究。清华大学生物制造与快速成形技术北京市重点实验室颜永年团队主要开展熔融沉积制造技术、电子束融化技术、3D生物打印技术研究。华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室史玉升团队主要从事塑性成形制造技术与装备、快速成形制造技术与装备、快速三维测量技术与装备等静压近净成形技术研究。西安交通大学制造系统工程国家重点实验室，以及快速制造技术及装备国家工程研究中心的卢秉恒院士团队主要从事高分子材料光固化3D打印技术及装备研究。[4] (二)整体实力不断提升，金属3D打印技术世界领先

我国增材制造技术从零起步，在广大科技人员的共同努力下，技术整体实力不断提升，在3D打印的主要技术领域都开展了研究，取得一大批重要的研究成果，特别是在高性能金属零件激光直接成形技术方面取得重大突破，技术水平达到世界领先。高性能金属零件激光直接成形技术世界领先，攻克了金属材料3D打印的变形、翘曲、开裂等关键问题，成为首个利用选择性激光烧结(SLS)技术制造大型金属零部件的国家。北京航空航天大学已掌握使用激光快速成形技术制造超过12平方米的复杂钛合金构件。西北工业大学的激光立体成形技术可一次打印超过5米的钛金属飞机部件，构件的综合性能达到或超过锻件。北京航空航天大学和西北工业大学的高性能金属零件激光直接成形技术已成功应用于制造我国自主研发的大型客机C919的主风挡窗框、大中央翼根肋，以及正在设计的第五代战斗机的钛合金主体结构，成功降低了飞机的结构重量，提高了战机的推重比，缩短了设计时间[5]。

(三)产业化进程加快，初步形成小规模产业市场

利用高校、科研院所的研究成果，依托相关技术研究机构，我国已涌现出20多家增材制造设备与服务企业。北京隆源自动成型系统有限公司，1993年开始研发选区粉末烧结激光快速成型机并取得自主知识产权，广泛应用于航空航天、船舶兵器等行业的设计试制部门;北京太尔时代科技有限公司自主研发了拥有完全自主知识产权的控制系统、机械系统、打印材料等3D打印机核心技术;紫金立德公司专业从事3D打印机及其耗材的开发、生产、销售，并提供相关服务;西安铂力特激光成形技术有限公司是激光快速成形技术的产业化公司，公司产品已在国家多项重点型号研制和生产过程中得到应用，如应用于C919大型商用客机中央翼身缘条钛合金构件的制造，是目前国内金属3D打印技术领先者;武汉滨湖机电技术产业有限公司主要生产LOM、SLA、SLS、SLM系列产品并进行技术服务和咨询，1994年就成功开发出我国第一台快速成型装备-薄材叠层快速成形系统，开发生产的大型激光快速制造装备具有国际领先水平，2013年，成功开发出全球首台工作台面1.4m*1.4m的四振镜激光器选择性激光粉末烧结装备，标志着其粉末烧结技术达到国际领先水平。据中国3D打印技术产业联盟数据，2012年，我国3D打印市场规模约为10亿元，2013年翻一翻达到20亿元，2014年达到50亿元[6]。未来几年，中国3D打印市场每年将至少以1倍以上的速度成长，规模或达百亿元。

(四)应用取得突破，在多个领域显示了良好的发展前景

随着关键技术的不断突破，以及产业的稳步发展，我国3D打印技术的应用也取得较好进展，已成功应用于设计、制造、维修等产品全寿命周期。一是在设计阶段，已成功将3D打印技术广泛应用于概念设计、原型制作、产品评审、功能验证等，显著缩短了设计时间，节约了研制经费。在研制歼-

15、歼-16和歼-31等战斗机过程中，利用金属3D打印快速制造钛合金主体结构，在一年之内连续组装出多款飞机进行飞行实验，显著缩短了研制时间[7]。运-20在做首飞前的静力试验时发现起落架连接部位一个很复杂的结构件出了问题，需要更换材料，重新加工。采用3D打印技术，在很短的时间内生产出了需要的部件，保证了试验如期进行。二是在制造领域，已将3D打印技术应用于飞机紧密部件和大型复杂结构件制造。我国国产大型客机C919的中央翼根肋、主风挡窗框都采用3D打印技术制造，显著降低了成本，节约了时间。C919主风挡窗框若采用传统工艺制造，国内制造能力尚无法满足，必须向国外订购，时间至少需要2年，模具费需要1300万元。采用激光快速成形3D打印技术制造，时间缩短到2个月内，成本降低到120万元。三是在维修保障领域，3D打印技术已成功应用于飞机部件维修。当前，我国已将3D打印技术应用于制造过程中报废和使用过程中受损的航空发动机叶片的修复，以及大型齿轮的修复。以大型舰船伴随保障为背景的3D打印技术973项目成功立项，将对3D打印应用于伴随保障的重大基础问题进行研究。

二、我国3D打印技术发展面临的环境 随着技术的不断发展及广泛应用，3D打印技术受到越来越多的重视，我国3D打印技术发展的机遇和挑战并存。

(一)我国已对3D打印技术高度重视与大力支持，为3D打印技术发展提供了有力的政策支撑环境

当前，我国正大力推进经济发展模式转型，高端制造业成为工业发展的重要方向，3D打印已经开始受到国家的高度重视，3D打印技术发展已被提升到国家战略层面，有关部门正在制定支持3D打印产业发展的专项政策。2013年国庆前夕，中共中央政治局以实施创新驱动发展战略为主题开展第九次集体学习，学习期间，中央领导专门考察了中关村与3D打印相关的研发和生产企业，表明我国上层开始重视3D打印技术的发展。科技部最新制定的《国家高技术研究发展计划》、《国家科技支撑计划制造领域2014备选项目征集指南》中，也明确提出系列支持3D打印技术发展的政策，提出把“3D打印关键技术、装备研制聚焦航空航天、模具领域的需求”作为重点研究，力求突破3D打印制造技术中的核心关键技术。此外，国家在《2013年产业振兴和技术改造专项重点专题》，《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》，《国务院关于印发工业转型升级规划(2011-2015年)》，《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》，《高端装备制造业“十二五”发展规划》等文件中，都提出要加大对3D打印技术的支持力度。随着党和国家的高度重视，必将带动全社会对3D打印技术的重视，政府和企业对3D打印技术的研发投入也必将大幅增长，为我国3D打印技术的发展提供良好的条件，吸引越来越多的科技工作者投身于3D打印技术的研究，快速攻克制约3D打印技术发展的技术瓶颈，为我国3D打印技术的发展提供不竭的动力。

(二)我国已具备良好的技术基础，为3D打印技术发展与应用奠定了坚实的基础 经过多年的发展，我国的3D打印技术已具备较好的基础。世界上，3D打印技术仍处在技术发展初期，我国与技术先进国家的差距较小，为我国3D打印技术发展提供了难得的历史机遇。从上世纪末开始3D打印技术研究，经过多年的积累，形成了一批稳定的研究机构和专家队伍，突破了一批关键技术，建成了一批重要的研究基地，创建了一批产业公司，我国3D打印技术发展已经具备赶超发达国家的技术基础。北京航空航天大学、西北工业大学的金属材料激光快速成形技术攻克了长期制约金属材料3D打印的关键技术问题，成功应用于航空领域，技术水平居世界领先地位，为下一步发展奠定了技术基础。北京航空航天大学、西北工业大学、华中科技大学、西安交通大学和中航工业北京航空制造工程研究所等高校和科研结构形成了一批高水平专家队伍，为下一步发展奠定了人才基础。北京隆源自动成型系统有限公司、北京太尔时代科技有限公司，西安铂力特激光成形技术有限公司、华曙高科和武汉滨湖机电技术产业有限公司等3D打印公司形成了自己的产品特色，业务稳步增长，为3D打印技术的产业化发展奠定了产业基础。发达国家3D打印技术仍不成熟，为我国3D打印技术留下了赶超的时间窗口。总体上，3D打印技术仍处于技术积累期，尚有大量核心关键技术待攻克和突破，整体技术水平还有待提升，产业模式还有待拓展，相对传统高级制造业，发达国家在技术上领先幅度并不大，为我国赶超世界先进技术水平留下了机会。 (三)我军武器装备发展模式正在向自主创新转变，对3D打印技术的发展提出了迫切需求

当前，新一轮工业革命已经吹响了号角，新型数字化制造特别是3D打印技术的发展为新工业革命的即将来临提供了无限遐想，我国正在按照国防和军队现代化建设“三步走”战略构想，加紧完成机械化和信息化建设双重历史任务，国防科技和武器装备的发展模式正在由跟踪模仿向自主创新转变，对3D打印技术的发展提出了迫切的需求。3D打印技术是满足武器装备研制对快速制造需求的有效手段。近年来，新型武器装备的研制显著提速，仅仅在航空领域就有歼-20、歼-

15、歼-

31、运-20等多种型号军用飞机在同步研制。复杂武器装备研制是一个重复迭代过程，每一轮设计调整到实验都需要制造原型机，传统制造方式需要制造模具，时间长、花费多，常常造成新型武器装备研制周期长、成本高。3D打印技术可直接根据数字化设计制造零件，可以大大节约样品制作时间，极大地缩短产品的研制周期，降低研制成本。3D打印技术是满足高性能武器装备生产对复杂结构制造需求的有效手段。3D打印技术几乎可以成型任意形状的零件，特别适用于制造具有复杂内部结构的零件，如制造复杂的钛合金结构部件，具有复杂内部冷却通道的航空发动机涡轮叶片，内部材料和结构复杂的坦克装甲等关键武器零部件。

(四)发达国家大力发展3D打印技术，对我国3D打印技术的发展提出了严峻的挑战 近年来，美、英、日等发达国家高度重视3D打印技术，大力推进3D打印技术发展，技术研发与产业应用不断取得重要进步，有进一步拉大与我领先优势的趋势，我国3D打印技术面临严峻挑战。一方面，美国、英国等将3D打印技术列为国家重点发展技术，集全国之力进行发展，抢占发展先机。2012年，美国在重整制造业计划中将3D打印技术列为重点发展的11项技术之一，并作为其“全美制造业创新网络”首家研究中心的主要研究方向[8]。英国技术战略委员会也在“未来的高附加值制造技术展望”中，将3D打印增材制造作为提升国家竞争力，应对未来挑战的22个应优先发展技术之一。2013年1月，英国、德国、法国、意大利的产业界、学术界和政府间组织联合启动投资2千万欧元的欧洲3D打印技术研究计划，研究利用增材制造原理快速加工无缺陷零废料的大尺寸金属零件的技术，这是目前欧洲在3D打印领域最大的研究合作机构和计划。2014年，日本投入3960万美元启动国家3D打印项目，开展3D打印设备和精密3D成形技术的研发。另一方面，美国等发达国家的3D打印技术研究取得重要进展，技术成熟度及性能显著提升。2012年，美国Sciaky公司的新型电子束3D打印技术取得重要突破，具备大型金属部件加工能力，美国国防部和洛克希德•马丁公司准备将其用于生产F-35战斗机的钛、钽、铬镍铁合金等高价值材料的高品质零部件。3D Systems公司的激光熔融技术取得重要进展，美国空军将在此基础上开发用于打印F-35战斗机和其他武器系统的3D打印机。美国太空制造公司的太空3D打印技术已具备应用于太空站维修、升级和延寿，载荷升级改进，硬件太空制造等方面的能力，2014年向国际空间站运送了首台3D打印机[8]。最后，欧美已形成了包含材料制备、软件开发、装备生产和应用服务等相对完整的产业链条，领先的产业格局基本形成。美国3D systems、Stratasys公司、德国EOS公司的营业收入遥遥领先，已形成了寡头垄断的市场竞争格局。2013年全球3D打印市场规模约40亿美元，其中美国和欧洲占据了25亿美元。按国家统计工业级3D打印机数量，美国占38%，日本占9.7%，德国占9.4%，我国仅占8.7%。随着3D打印技术的发展与广泛应用，我国传统制造业优势将不复存在。如果我国不能抓住3D打印技术发展机会，我国的制造业将面临严峻的挑战，美国甚至称“技术进步将使中国的制造业像过去20年里美国制造业那样迅速衰落”。

三、启示建议 着眼我国国情、军情，以及3D打印技术发展现状，为加快推进3D打印技术的发展与应用，要加强组织管理，开展基础研究和标准规范研究，加强3D打印材料和软件技术研发。

(一)加强组织管理，为3D打印技术发展与应用创造政策支撑条件

3D打印技术发展与应用涉及技术广、覆盖领域宽、影响范围大、特别是对现代工业体系和制造领域影响显著，必须坚持创新驱动发展战略，加强管理和顶层设计，为我国3D打印技术发展与应用的科学有序展开奠定基础。一是要从国家层面重视对3D打印技术发展的规划设计，做到统一发展规划、统一资源配置、统一技术体制、统一基础设施建设，确保3D打印技术发展与应用的科学实施，防止规划乱象，标准不一。二是要突出需求牵引，深入分析我国3D打印技术发展与应用的目标、方向和重点，坚持把技术应用好作为衡量技术发展的基本准则，把实现应用的社会效益、军事效益和经济效益作为核心目标，切实提高3D打印技术水平。三是要深化系统管理，充分考虑3D打印技术发展政策、产业发展政策、财税支持政策等因素，运用系统管理的理论与方法综合全面地对3D打印技术发展与应用的相关要素实施最优化配置和前瞻规划。

(二)开展基础研究和技术标准规范研究，为3D打印技术发展与应用提供基础支撑

基础研究和标准规范研究是推动3D打印技术发展和应用的根本保证，应在国家和军队数字制造发展计划框架下，加强制造原理、方法、工艺、材料、标准和规范等方面的研究创新，为3D打印技术发展与应用打下基础。一是开展基础研究，进一步提高3D打印的成形精度与打印速度，研发出更多可供3D打印的材料，使3D打印技术能够更好地满足应用需求。开展3D打印制造原理、方法、工艺、设备的基础研究，加强粉末原材料、材料工艺、成形工艺等基础技术研究，进一步提升3D打印的精度和效率;开展各类3D打印工艺的机理分析，提供工艺优化基础，支持与3D打印配套的工艺基础理论研究;开展激光器、振镜、光路系统等关键零部件的研发与制造。二是研究共性技术与标准规范，推动技术标准规范军民一体化，加快3D打印技术在武器装备设计、制造和维修保障中的应用。研究3D打印的创新原理、方法及其相关支撑技术，包括新材料、新器件(激光器)、智能控制、设计软件、网络数据库、新成形原理、新的设备工艺、巨型结构3D打印、微纳3D打印、太空环境制造等共性技术;为支撑3D打印共性技术快速产业化，研究相关标准与规范，包括材料性能标准、软件接口标准、制造质量标准、制造工艺规范和元器件性能标准等。

(三)加强3D打印材料和软件技术研发，满足打印需求

3D打印材料与软件技术的研发和突破是3D打印技术推广应用的基础，也是满足打印的根本保证。一是加强材料的研制，形成完备的打印材料体系。近几年，3D打印材料发展比较快，2013年，金属材料打印增长了28%，2014年达到30%多，约占3D打印材料的12%，金属材料以钛、铝、钢、镍等合金为主，钛合金、高温合金、不锈钢、模具钢、高强钢、合金钢、铝合金等均可作为打印材料，已经广泛应用于装备制造和修复再制造。但目前还没有一个3D打印材料体系，现有材料还远不能满足3D打印的需求。用于激光立体成形的材料主要是金属惰性材料，下一步需要尝试其他活泼的金属材料打印。未来成形材料发展要实现主要金属材料3D打印的工艺与技术基本成熟，并广泛应用于航空航天结构件及发动机关键件的制造;3D打印材料要成功扩展至陶瓷及复合材料，并着手探索智能材料与结构、生物材料与活性器官再造等打印材料的研发。二是要推进我国数字化、智能化水平，加强3D打印软件设计技术研发。3D打印的核心就是数字化驱动，由于数字化技术近来发展很快，所以带动了3D打印的发展。我国3D打印的数字化程度还不高，软件基本用的是国外的。将来3D打印能否走向太空，数字化水平很关键，这也是技术走得更远的核心内容。目前有必要对由3D打印引发的设计体系、设计方式和设计技术本身的发展进行改进，包括对软件技术的研发。

第三篇：3D打印技术

基本概念

3D打印机出现在上世纪90年代中期，实际上是利用光固化和纸层叠等技术的快速成型装置。它与普通打印机工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。这打印技术称为3D立体打印技术。

原理

3D打印是添加剂制造技术的一种形式，在添加剂制造技术中三维对象是通过连续的物理层创建出来的。3D打印机相对于其他的添加剂制造技术而言，具有速度快，价格便宜，高易用性等优点。

3D打印机就是可以“打印”出真实3D物体的一种设备，功能上与激光成型技术一样，采用分层加工、迭加成形，即通过逐层增加材料来生成3D实体，与传统的去除材料加工技术完全不同。称之为“打印机”是参照了其技术原理，因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。随着这项技术的不断进步，我们已经能够生产出与原型的外观、感觉和功能极为接近的3D模型。 说的简单一点，3D打印是断层扫描的逆过程，断层扫描是把某个东西“切“成无数叠加的片，3D打印就是一片一片的打印，然后叠加到一起，成为一个立体物体。

应用领域

汽车制造业,医疗

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“3D打印”火了 闽企跃跃欲试

一股“3D打印热”从美国股市传至国内A股市场，“3D打印技术”受到资本追捧;福建已有企业涉足该领域

国外艺术家用3D打印机“打印”出了一个小型3D城市，里面的建筑物非常精致(资料图)

东南网-海峡都市报8月31日讯(记者 林可 周锡银 文/图) 将一项产品设计转化为3D数据，录入3D打印机，添加合适的“墨水”后，就能直接打印出实物——近日，一股“3D打印热”从美国股市传至国内A股市场，不少涉及3D打印领域的企业股价连创新高。

3D打印技术为何受到热捧?3D打印机如何使用，主要应用于哪些领域?普通居民现在能买到3D打印机吗?福建制造企业有没有掌握这一技术?带着这些问题，本报记者多方调查，为您揭开“3D打印”的面纱。

市场动向

有望改变制造业“3D打印”成资本宠儿 美国两家3D打印机生产商8月股价大幅上扬，这股“3D打印热”烧到国内A股市场，涉及3D打印领域的企业股价连创新高。由于3D打印需运用到激光技术，我省一些生产激光晶体元器件的上市企业，股价业有不小涨幅。

“3D打印”为何成为资本宠儿?据业内人士介绍，3D打印受到热捧，是因为该技术有望改变制造业形态。

据介绍，“激光3D打印”，又叫选择性激光烧结(SLS)，即快速成型技术，其原理是将一项产品设计转化为3D数据，然后将这些数据录入3D打印机，使用合适的添加剂进行逐层打印，然后叠加到一起，成为实物。由于3D技术可自动、快速、直接、准确地将产品设计直接转化为实物，因此将有效缩短产品研发周期、提高产品质量并缩减生产成本。3D打印技术在美国已经产业化，在国内也已起步。

受益“3D打印热”一闽企股票大涨

受益这轮“3D打印热”，福建上市公司——福晶科技的股价也有不小涨幅。前日，该公司股价涨停。据了解，公司主营业务属于光电子产业，是全球领先的非线性光学晶体与激光晶体元器件制造商。由于3D打印需要运用到激光技术，因此该公司股价上涨。

昨日，记者从南京、深圳等地3D打印机制造商处了解到，购买3D打印机的福建买家现在还不多。许多经销商表示，他们对3D打印的前景保持乐观态度。他们认为，由于掌握“3D打印”后，制造企业可有效缩短产品研发周期、提高产品质量并缩减生产成本，作为制造业大省，福建加工制造类企业也需要掌握3D打印技术。

输入数据就可打印出实物

昨日，记者电话采访了国内一家3D打印机制造商——南京紫金立德公司。该公司销售代表介绍，他们公司的3D打印技术是以色列的，目前国内自主掌握3D打印技术的企业较少，能批量生产全套设备的大厂家也只有几个。 蔡先生说，3D打印机是按照所使用的添加剂划分的，有塑胶的，也有金属的，而他们公司制造的3D打印机，使用的是pvc膜。据介绍，紫金立德制造的3D打印机，可将按照电脑里的3D数据，将pvc膜进行切割、叠置，然后烧结成实物。打印出的产品坚固耐用，可以在上面打孔、抛光。

据介绍，除“打印”茶壶等不太复杂的生活用品外，3D打印机还能“打印”齿轮、螺丝钉、涡轮增压零件等工业用品。

蔡先生告诉记者，目前，3D打印机主要用于工业设计、制造等领域。传统的制造技术，需要专门“开模”，时间周期长，单价高，而3D打印机的特点是，只要你提供产品设计及数据，过两三个小时，就能拿到实物，省时省力。

3D打印用的是“固态墨水”

据了解，3D打印机与普通打印机，最大的区别是“墨水”，3D打印机的“墨水”，也就是添加剂，从液态转成固态，如塑胶、硅、金属粉等。

目前的3D打印机，分堆叠法打印与烧结法打印，原理基本都是多层分片打印，而堆叠、烧结只是成型

技术的区别。堆叠法只能成型塑胶、硅之类的添加剂，对固化反应速度有要求，而烧结可以用激光的高温对金属添加剂进行处理加工。

“我们的打印机，主要通过打印喷头，按照3D图片，进行堆叠。”昨日，浙江一家3D企业市场部有关负责人陈女士告诉记者，3D打印首先要有一个设计图片，然后将文件录入，准备好打印需要的添加剂，就能够开始直接打印了，3D打印机通过打印喷嘴开始从打印底盘一层层堆叠，过不了几分钟，就能打印出实物成品。

便宜的3D打印机只要三千多元

3D打印机哪里有售?记者发现，福州市面上还并没有3D打印机专卖店，但3D打印机在部分购物网站有售，价钱在几千到几万元不等，最便宜当数个人打印机，定价在3000多元。

据了解，国内的3D打印机，按照打印机的喷头数量定价，比如，单喷头的3D打印机，要近4000元，双喷头的打印机则要7000多元。单喷头与多喷头的区别主要在于，在打印中，双喷头可以打印两个颜色的实物，而单喷头只能打印一个颜色的实物。

深圳一家3D打印机厂商的负责人刘先生表示，他们的打印机出口较多。陈女士也表示，他们公司的产品主要都是销往美国、澳大利亚等国家，国内需求还不够旺盛，主要是因为国内对3D打印机的认知、普及还不够高。

许小曙

湖南华曙高科技有限责任公司 总经理

许小曙，1990年毕业于美国科罗拉多矿业大学，获得博士学位。

早在1996年，就曾因在CH-46直升机相关研究项目中“史无前例的杰出工作”，荣获了被誉为“应用科学的诺贝尔奖”的“美国科学技术创新奖(R&D 100)”。该奖项用于奖励每年在世界范围内评选100个最杰出的科技成就，是世界应用科学中的最高奖项。

自1997年以来，在美国DTM公司和3D Systems公司工作12年，先后担任先进制造主管，软件开发总监及高级顾问等职务，是SLS SinterStation 2500+, Vanguard, HiQ and Pro 系列设备实现产业化过程的原创者之一。2011年4月，许博士被国际分层制造行业权威协会AMUG-Additive Manufacturing Users Group授予终身成就奖(“Dinosaur Award” ——恐龙奖)。该奖项用以表彰在SLS和SLA领域做出长期卓越贡献以及具有领导力的人士，全世界仅十余人获此殊荣。他在业内被认为是目前世界上最了解该技术的人，有“SLS之父”之美誉。

许小曙博士2010年回到中国，成立湖南华曙高科技有限责任公司，研发和推广拥有中国自有知识产权的SLS设备，材料及相关服务。

王运赣

上海富奇凡机电科技有限公司 董事长、教授

王运赣，华中科技大学教授、博士生导师，上海富奇凡机电科技有限公司董事长，20世纪90年代初开始致力于快速成形技术的研发，主编出版了11本有关快速成形/3D打印技术的专著，拥有12项中国专利，所在公司已批量生产和销售具有自主知识产权的7种快速成形设备。

入门级开源3D打印机项目技术简介

更多内容前往：个人3D打印机小站

简介

三维立体打印的技术。三维立体打印机，也被称为快速成型打印机。它是利用普通打印机的原理，将打印机和计算机连接起来，把原料装入机身，通过计算机的控制，用激光注射器将原料一层一层累积起来，最后将计算机上的蓝图变成实物。

3D打印机在90年代中期就出现了。在过去十年里，它已经被设计师、工程师以及科学家用来制造一次性的机械产品以及模型。他们通过一层一层堆积的液体和粉末来生产物体。助听器生产部门利用3D打印机扫描患者的耳朵轮廓后复制出合适的助听器;汽车定制公司也在利用这套设备为汽车爱好者提供专门的汽车部件;消费电子产品厂商用它来完成对产品功能的设计，以避免在大规模生产后修改设计;医生用它来制造实习模型;博物馆用它复制真品，以避免参观者损毁真品。

但是，这套机器价格不菲，每套大约需要10万美元。最近几年，价格下降到约1.5万美元。如此昂贵的费用也只有大型公司才能负担。

本项目的目标是为了制造出价格在1000美元之内的桌面3D打印机，方便设计师，工程师，科技人员甚至是普通爱好者的使用。

市场前景

三维打印机不仅使立体物品的造价降低，且激发了人们的想象力。未来三维打印机的应用将会更加广泛。

3D打印技术最突出的优点是无需机械加工或任何模具,就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件,从而极大地缩短产品的研制周期,提高生产率和降低生产成本。这项技术目前正迅猛发展,已越来越引起人们的广泛重视。

3D打印机在哪些领域使用有何用处3D打印技术作为一种高科技技术，综合应用了CAD/CAM技术、激光技术,光化学以及材料科学等绪多方面的技术和知识，让产品设计、建筑设计、工业设计、医疗用品设计等领域的设计者，第一时间方便轻松的获得全彩色实物模型，便于重新修定CAD设计模型,从而节省了为错误设计制造工艺装备的费用,并节省了研制时间。

随着技术的进步，现在3D打印机在电影动漫、气象、教育、外科医疗等领域都能发挥独特的作用。在教育领域，3D打印机能够将抽象概念带入现实世界，将学生的构思转变为他们可以捧在手中的真实立体彩色模型，令教学更为生动;在建筑领域，3D打印机能够为曲面异形建筑的重要精密构件快速制作精确模型，实现传统建筑模型制作无法达到的工艺水平;在工业生产领域，3D打印机可以为金属铸件直接打印模型、模型插件和图案;在地理空间领域，3D打印机可以轻松将GIS数据转化为三维地形及城市景观模型或沙盘;而在娱乐艺术领域，3D打印机还可根据电子游戏、三维动画以及其他创作产生的三维数据轻松制作自定义头像和雕像。

但如果要将3D打印机像电脑一样应用到我们普通消费者的生活中，还存在一些具体的问题：首先是购买成本问题，不同三维打印机的报价相差很大，但依旧徘徊在几万到几十万人民币，这个数字对家庭用户来说，不如去买套房子;其次是打印材料问题，3D打印机的成型材料多是采用化学聚合物，在这里，我们不仅仅是担心它的后期使用成本问题，而且如果要让它融入我们的家庭生活，那么这种材料是否安全将是一个很重要的参考因素。

不过我们还是期待，随着技术的不断进步，这些我们担心的问题都会迎刃而解，3D打印机会在未来像照相机、扫描仪一样进入千家万户，为我们的生活增添无穷乐趣。 优势

我们拥有一套完整的实现低成本3D打印机的系统方案，该方案设计制造的3D打印机可以满足设计师，工程师，爱好者们的基本需要，并且在价格上大大低于昂贵的快速成型系统。能够实现每位设计师，爱好者或者是个人都能够拥有一台3D打印机的梦想。

技术规格

使用技术 FFF (熔融纤维制造)/热塑挤压

尺寸 500 mm (W) x 400 mm (D) x 360 mm (H) 重量 7.0 kg 打印范围 200 mm (W) x 200 mm (D) x 140 mm (H) 打印耗材原料 PLA,、HDPE、ABS等，使用3mm直径细丝 耗材价格 PLA:195元/kg，HDPE:97元/kg，ABS:150元/kg 打印速度 每小时构建实心物体为15.0 cm3 (使用PLA测试, 其他材料都差不多) 精度 喷嘴直径0.5毫米，最小打印2毫米的物体，定位精度0.1毫米，每层厚度0.3毫米

硬件部分 控制芯片

主板芯片 Arduino

上图所示的主板是整个系统的核心控制部件。其核心是一片Sanguino，它是一块Arduino兼容的主板由一块ATMEGA644P芯片驱动。

Arduino是源自意大利的一个开放源代码的硬件项目，该平台包括一片具备简单I/O功效的电路板以及一套程序开发环境。Arduino可以用来开发可独立运作、并具互动性的电子用品，或者也可以开发出与PC相连的周边装置，同时能在运作时与PC上的软件进行沟通。 Arduino 平台由两部分组成：硬件(包括微控制器、电路板等)和软件(编程接口和语言)。平台的两个部分都是开源的。如果需要，您可以下载 Arduino 的图表、购买需要的所有独立部件、切割电路板并从头开始制作一个电路板。

同样地，Arduino 旨在提供一个简单的界面和一个将所有功能集于一身的包，同时尝试提供其他优点： 低成本

可以从头开始构建便宜的 Arduino 板，并且预组装的组件十分便宜。Arduino Diecimila 花费大约 35 美元。 跨平台软件

获得适用于 Microsoft Windows、Mac OS X 和 Linux 的 Arduino 软件。 简单的语言

Arduino 开发人员尝试使语言可以被初学者轻松掌握，但是对于高级用户足够灵活。 开放源码

Arduino 从上到下完全是开源的。如果需要构建或修改软件，您可以随意执行。此外，Arduino 的官方 Web 站点包含丰富的维基，其中的代码样例和示例都是免费共享的。

Arduino成本低功能强大的特点，满足了低成本3d打印机项目的需求，是理想选择。

该主板连接了所有的周边扩展，用来驱动整个3d打印机，其中包含了3个步进电机接口，还有四个RJ45接口用于连接挤压控制电路板，该电路板用于控制打印头，此外主板上还配备一个SD卡插槽及ATX电源接口。 以下为该主板最新版本的电路原理图：

步进电机控制板

该电路板用于控制步进电机，通过两个极限开关来获得输入。基于Allegro A3982 步进电机驱动。此步进控制芯片价格和性能上都有相对的优势，满足3D打印机低成本和功能充足的特性。

以下为该电机驱动板最新版本的电路原理图：

打印头控制板

该电路板由PWM驱动板，DC电机驱动板，温度传感板，RS485接口和一块Arduino组合而成。该板用于控制在打印过程中的材料输出。 以下为该打印头驱动板最新版本的电路原理图：

机械结构

整个设计结构包含了多种材料，以下为罗列的部件名称： 部件名称 备注

长棒 8mm直径，镀锌表面铁棒 轴承 皮带

挤压部件(打印头) 螺丝、螺帽、五金、DIY扣件 轨道扣件 步进电机 NEMA 17 或 NEMA 14 PCB/集成电路

装配部件 3D打印制作，使用设计的3D数据

厚、薄钢板 4mm - 6mm 厚，至少 42cm x 40cm 螺柱 轨道扣件

构造组件

使用3D设计软件将3D打印机上的各个部件进行设计，并使用快速成型技术来制作这些部件。 部件罗列见下图：

由 3D打印服务 提供打印制作。

软件部分 控制系统固件 控制主板和打印头控制板为整个3D打印机系统的核心部分，两个控制芯片都采用开源Arduino硬件。可以通过Arduino平台方便的进行控制固件的编程和安装。

打印机软件

打印程序用于将设计好的STL格式文件转换成打印机可以读取的格式，并将该格式文件的数据信息传给打印机。打印机固件识别此格式3d数据信息，通过控制芯片来，进行打印输出。

我们使用一套通用的3D打印机程序与打印机固件进行交互通信，输入的文件格式现在仅支持STL，绝对多数的3D设计软件支持此格式的输出，因为设计师可以不需要使用额外的软件来输出需要制作的3D模型。

该打印机软件使用Java，可以用于Windows, Mac, Linux 多平台。

打印机软件界面截图：

原料耗材 材料选择

材料 单价 规格

PLA 195元/kg 3mm细丝 HDPE 97元/kg 3mm细丝 ABS 150元/kg 3mm细丝

打印案例

下图为3D数据与打印结果的展示图：

Magicfirm MBot 3D打印机

耗材决定能力边界—3D打印技术原理

3D打印技术在原理上并不复杂。与传统制造业在材料上做减法不同，它奉行的是加法守则。要打印一个东西，你首先要有一张3D立体图，配套的软件会把这张图上的物体进行一系列数字切片，并将切片信息传送到打印机，打印喷头立刻启动，根据切片信息，一层层极薄地堆叠出立体物件。

在这一核心“秘笈”指导下，不同打印机有不同的流派打法，而使用的“墨水”则是其中的关键。

在北京北五环外永丰科技园的北京计算中心，一台售价160万元人民币的Objet3D打印机，已经在这里服务一年有余。这台双缸洗衣机大小的银灰色打印机，使用光敏树脂耗材，这是一种遇紫外线照射会立刻变硬的特殊材料，另外一种支撑材料也必不可少。在电脑的三维数据图像的控制下，打印机的六个喷头以16微米的厚度，一层层喷出液态材料，物体的部分使用光敏树脂，其余部分则喷出填充材料，每喷一层，就进行一次紫外线照射，液态材料随即变硬。

打印完成后，最初从打印机肚子里拿出的是一个立方体，需要再给它洗个澡，冲去填充材料，打印的东西就“水落石出”了。

Stratasys公司使用的则是一种叫做“熔积成型”的技术，整个流程是将一根粗的塑料绳，在喷头内熔化液体，一层层沉积塑料纤维成型。还有一些系统使用粉末微粒作为打印介质，最常用的是石膏粉，粉末微粒被喷撒在铸模托盘上形成一层极薄的粉末层，然后由喷头喷出的液态粘合剂进行固化，或者用“激光烧结”，熔铸成指定形状。 耗材的扩展，决定了3D打印机的能力边界。

受到耗材的限制，3D打印最初的应用主要局限在样品制作。汽车零部件制造商或齿科医生在完成一个产品设计时，往往需要用一台3D打印机在几个小时内打印出其设计的产品，反复修改后再投入到规模化的生产线制造，这种样品制作方式相比传统的模型制作极大地节约了时间和材料成本。

随着可供打印使用的耗材的不断拓展，3D打印也逐渐具备了制作成品的可能。这是3D打印技术一个质的飞跃，这种变化在最近两年才逐步发生。2011年，钛合金和不锈钢材料的使用，使波音公司开始用这种技术直接打印飞机机翼，当然这种打印机的体型和价格都在另一个层级上。

目前，仅Objet一家公司已经可以使用14种基本材料并在此基础上混搭出107种材料，两种材料的混搭使用、上色也已经是现实。这些材料的价格便宜的几百块(人民币)一公斤，最贵的要4万元左右。

打印手枪、药物、建筑—盘点2012十大3D打印产品

3D打印颠覆了人们创造东西的能力，让人们将自己的想法转化成电脑上的虚拟模型，将产品制造这项专利从企业领域交还到个人手中。设计癖网站带我们一起回顾过去一年中曾报道过的3D打印产品：

1、3D打印手枪

2、Replicator 2台式3D打印机

3、Go!SCAN 3D白光3D扫描仪

4、按需打印药物3D分子打印机

5、LAYWOO-D

6、MIT廉价专业3D打印机

7、voxeljet连续3D打印机

8、可打印建筑物的“喷石”3D打印机

9、3D打印砖

10、XEOS概念3D打印机

第四篇：3D打印技术种类

SLA/DLP技术

SLA 是"Stereo lithography Appearance"的缩写，即立体光固化成型法。用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料表面，使之由点到线，由线到面顺序凝固，完成一个层面的绘图作业，然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度，再固化另一个层面。这样层层叠加构成一个三维实体。

SLA 是最早实用化的快速成形技术，采用液态光敏树脂原料，工艺原理如图所示。SLA 技术主要用于制造多种模具、模型等;还可以在原料中通过加入其它成分， SLA用原型模代替熔模精密铸造中的蜡模。 SLA 技术成形速度较快，精度高，但由于树脂固化过程中产生收缩，不可避免地会产生应力或引起形变。

DLP激光成型技术和SLA立体平版印刷技术比较相似，不过它是使用高分辨率的 数字光处理器(DLP)投影仪来固化液态光聚合物，逐层的进行光固化，由于每层固化时通过幻灯片似的片状固化，因此速度比同类型的SLA立体平版印刷技术 速度更快。该技术成型精度高，在材料属性、细节和表面光洁度方面可匹敌注塑成型的耐用塑料部件。 精细度指数★★★★★ 硬度强度指数★★★

FDM熔融层积成型技术

FDM即是Fused DepositionModeling，熔融挤出成型工艺的材料一般是热塑性材料，如ABS、PC、尼龙等，以丝状供料。材料在喷头内被加热熔化。喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动，同时将熔化的材料挤出，材料迅速固化，并与周围的材料粘结。每一个层片都是在上一层上堆积而成，上一层对当前层起到定位和支撑的作用。随着高度的增加，层片轮廓的面积和形状都会发生变化，当形状发生较大的变化时，上层轮廓就不能给当前层提供充分的定位和支撑作用，这就需要设计一些辅助结构-“支撑”，对后续层提供定位和支撑，以保证成形过程的顺利实现。

这种工艺不用激光，使用、维护简单，成本较低。用ABS制造的原型因具有较高强度而在产品设计、测试与评估等方面得到广泛应用。近年来又开发出PC，PC/ABS，PPSF等更高强度的成形材料，使得该工艺有可能直接制造功能性零件。由于这种工艺具有一些显著优点，该工艺发展极为迅速，目前FDM系统在全球已安装快速成形系统中的份额最大。 精细度指数★★★ 强度硬度指数★★★

3DP技术

3DP即3D printing，采用3DP技术的3D打印机使用标准喷墨打印技术，通过将液态连结体铺放在粉末薄层上， 以打印横截面数据的方式逐层创建各部件，创建三维实体模型，采用这种技术打印成型的样品模型与实际产品具有同样的色彩，还可以将彩色分析结果直接描绘在模型上，模型样品所传递的信息较大。

美国麻省理工大学的Emanual Sachs教授于1989年申请了三维印刷技术(3DP)的专利。这是一种以陶瓷、金属等粉末为材料，通过粘合剂将每一层粉末粘合到一起，通过层层叠加而成型。1993年，粉末粘合成型工艺是实现全彩打印最好的工艺，使用石膏粉末、陶瓷粉末、塑料粉末等作为材料，是目前最为成熟的彩色3D打印技术。 精细度指数★★★ 强度硬度指数★★★ 彩色指数★★★★★

SLS选区激光烧结技术/SLM

SLS选区激光烧结技术，即Selective Laser Sintering，和3DP技术相似，同样采用粉末为材料。所不同的是，这种粉末在激光照射高温条件下才能融化。喷粉装置先铺一层粉末材料，将材料预热到接近熔化点，在采用激光照射，将需要成型模型的截面形状扫描，使粉末融化，被烧结部分粘合到一起。通过这种过程不断循环，粉末层层堆积，直到最后成型。

SLS最初是由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的 Carlckard 于 1989 年在其硕士论文中提出的。后美国 DTM 公司于 1992 年推出了该工艺的商业化生产设备 Sinter Sation。几十年来，奥斯汀分校和 DTM 公司在 SLS 领域做了大量的研究工作，在设备研制和工艺、材料开发上取得了丰硕成果。德国的 EOS 公司在这一领域也做了很多研究工作，并开发了相应的系列成型设备。激光烧结技术成型原理最为复杂，成型条件最高，设备及材料成本最高的3D打印技术，但也是目前对3D打印技术发展影响最为深远的技术。目前SLS技术材料可以是尼龙、蜡、陶瓷、金属等，SLS技术成型材料的的种类多元化。 精细度指数★★★ 强度硬度指数★★★★★

LOM 技术

分层实体制造法(LOM——Laminated Object Manufacturing)，LOM 又称层叠法成形，它以片材(如纸片、塑料薄膜或复合材料)为原材料，其成形原理如图所示，激光切割系统按照计算机提取的横截面轮廓线数据，将背面涂有热熔胶的纸用激光切割出工件的内外轮廓。切割完一层后，送料机构将新的一层纸叠加上去，利用热粘压装置将已切割层粘合在一起，然后再进行切割，这样一层层地切割、粘合，最终成为三维工件。

LOM 常用材料是纸、金属箔、塑料膜、陶瓷膜等，此方法除了可以制造模具、模型外，还可以直接制造构件或功能件。

该技术的特点是工作可靠，模型支撑性好，成本低，效率高。缺点是前、后处理费时费力，且不能制造中空结构件。成形材料：涂敷有热敏胶的纤维纸;制件性能：相当于高级木材;

主要用途：快速制造新产品样件、模型或铸造用木模。 精细度指数★★ 强度硬度指数★★

第五篇：3D打印技术信息

3D打印技术进展

国家主席习近平、总理李克强明确表示要加快3D打印等新技术产业的发展;国家工业和信息化部、发展改革委、财政部研究制定颁布《国家增材制造产业发展推进计划(2015-2016年)》，无疑给3D打印产业发展注入了一支强心剂;同时，科技部等有关部门正在对国家重点研发计划增材制造立项，计划用三年的时间，投入约20亿元研发3D打印主流技术和主流装备，并对重点应用领域研发作出示范。

这说明，国家目前高度重视这一技术，已经把3D打印作为重要的战略性新兴产业，国家政策层面的推动与扶持给全国3D打印从业者带来更多的信心，3D打印已经处于国家重点扶持的战略位置。在这种大环境下，2015年中国各类教育科研机构对3D打印的极大热情，很多高校启动了“刚性需求”。

3D打印金属粉末：即指尺寸小于1mm 的金属颗粒群。包括单一金属粉末、合金粉末以及具有金属性质的某些难熔化合物粉末。目前，3D 打印金属粉末材料包括钴铬合金、不锈钢、工业钢、青铜合金、钛合金和镍铝合金等。但是3D 打印金属粉末除需具备良好的可塑性外，还必须满足粉末粒径细小、粒度分布较窄、球形度高、流动性好和松装密度高等要求。

在3D打印技术中金属材料的3D打印制造技术是难度最大的，由于金属的熔点较高、金属液体固液相变、表面扩散以及热传导等多种物理过程中复杂的变量，还要考虑生成的晶体组织是否良好，整个试件是否均匀、内部杂质和孔隙的大小等等因素，为此，一般需要激光技术加以配合，激光的功率和能量分布、激光聚焦点的移动速度和路径、加料速度、保护气压、外部温度等等。一般而言，激光快速成型需要用高功率的激光照射试件表面，融化金属粉末，形成液态的熔池，然后移动激光束，熔化前方的粉末而让后方的金属液冷却凝固。周边需要有送粉装置、惰性气体保护、喷头控制等来配套。

金属粉末

作为新一代“工业革命”中备受瞩目的3D打印技术，材料成为决定其能否 “有所作为”的重要指标。我国的基础材料产业多年来虽受到国家的不少关注，但一直处于被世界发达制造业国家压迫和垄断的窘境，而当前的3D打印材料产业更是如此。目前，可用于3D打印的材料包括聚合物、金属、陶瓷制品和其它，而使用最广泛的是聚合物—丙烯腈，虽然3D材料开始向金属方向转移，但聚合物还会在一段时间内成为市场主导材料。金属材料更多地应用于牙医行业，主要有钛、铝、铬、钴等，按收入计算，市场占有率在30%以下。航空将成为驱动金属材料使用增长的主要领域，例如：通用公司使用金属材料生产8.5个飞跃式喷气发动机万的燃油喷嘴。借助3D打印，可使生产和成本更有效。尽管使用新方法和新材料生产3D产品的成本还较高，但随着用于3D打印的材料种类越来越多，3D打印的手段更灵活性，总成本还会下降。

金属增材制造的质量跟金属粉末的特性十分相关，包括粉末的粒度、球形度、流动性、包装密度等。金属球形粉末的粒径和纯净度等难题上难于突破，粉末材料(高分子、金属、陶瓷、砂子等)是常用于激光3D打印的材料。

相比传统的减材制造，3D打印则是增材制造技术，具有制造成本低、生产周期短等明显优势，被誉为第三次工业革命最具标志性的生产技术。它将多维制造变成简单的由下而上的二维叠加，大大降低了设计与制造的复杂度，尤其适合动力设备、航空航天、汽车等高端品上的关键零部件的制造。

3D打印技术的发展，给工业生产带来的新的生机。它节能、环保，在许多国家已进入战略发展规划中。近几年，国内3D打印也受到更多关注，从设备到材料再到平台服务，行业态势向多样化发展，国家也正式将其列入政策规划，推进国内3D打印行业的发展进程。近年来，3D打印产业和市场呈现爆发式增长，根据权威机构报告，2014年3D打印覆盖了全球41亿美元市场，全球3D打印产品和服务市场增长35.2%，大到航空航天、军工、汽车、生物工程、医疗，小到服装、家居生活、食品，都可以见到3D打印的身影。而我国投入20亿研发3D打印也是大势所趋，对推动这一行业高速发展将起到重要作用。 国内外知名金属粉末生产商

山特维克Osprey的金属粉末在全球市场占有率最高，Osprey开发了一系列适用于所有增材制造的气雾化金属粉末，包括：选择性激光烧结、熔渗、选择性激光熔融、电子束熔炼、直接金属沉积、激光工程化净成形。山特维克Osprey现在供应的市场领域包括用于航空航天工业的镍基超合金，用于医疗行业的钴合金、不锈钢，用于快速模具的马氏体实效钢、工具钢。山特维克Osprey气雾化粉末产品包括不锈钢、工具钢、低合金钢、铜和青铜合金、齿科合金和医疗合金、超合金等预合金粉末。另外，Osprey只是山特维克集团的一个业务分支，山特维克集团投入巨资在位于瑞典山特维肯的3D打印技术研发中心上，正在招聘研究和开发3D打印技术金属材料的核心员工。 美国卡彭特技术公司成立于1889年，专业致力于特种合金的开发、制造和销售，至今已有120余年历史。卡彭特技术公司生产包括镍基、钴基、钛、铬、铁等合金。在增材制造领域，主要提供不锈钢、钛合金以及工具钢金属粉末。

吉凯恩是一家工程技术型跨国集团——吉凯恩的技术和工程设计是全球各主要汽车、飞机和工作车辆等生产商产品的核心。吉凯恩下设四个事业部门，分别为：吉凯恩传动系统、吉凯恩粉末冶金、吉凯恩航宇和吉凯恩陆地系统;主要服务于汽车、航空航天和陆地系统市场。吉凯恩旗下的Hoeganaes有限公司生产的金属粉末制品在北美地区所占的市场份额超过了50%、Hoeganaes有限公司的产品在欧洲金属粉末制品市场的销售也呈快速增长。Hoeganaes主要为增材制造行业提供钛合金金属粉末AncorTi™ 。其标准满足ASTM要求。而吉凯恩粉末冶金事业部则已经与霸州市宏升实业有限公司(位于中国河北省霸州市)协议成立合资公司。新的合资公司将生产国际级的铁粉。

AP&C生产金属粉末，粒径分布小，包括钛及其他活性金属以及镍基高温合金和铌等高熔点合金，专为增材制造以及其他粉末冶金技术(MIM，涂层，热等静压)定制。粉末纯度高(无杂质，低氧化条件下熔化)，球形度高，伴生颗粒非常少。具有出色的流动性和表观密度、振实密度。主要服务对象为生物医疗和航空航天工业，产品畅销20余个国家。

LPW公司已开发出了全系列专门针对SLM、LMD和EBM工艺进行优化设计的粉末。他们还可以根据要求提供定制的合金材料。包括Al、 Co、 Fe、 Ni、 Ti合金等金属粉末。LWP为汽车、航空航天和医疗行业提供3D打印的金属粉末，粉末质量是产品的基础。所以LPW为其金属粉末提供全生命周期的服务：金属粉末、粉末分析、合金的开发、粉末管理。

H.C.Starck是德国拜耳集团的全资子公司， 主要生产难熔金属的粉末及制品，包括Ta、Nb、Mo、W 等，服务于电子、机械、充电电池等行业。H.C.Starck 生产用于P/M 的雾化合金及纯金属粉末超过800种，还生产烧结添加剂， 如氮化物、碳化物及硫化物等。另外H.C.Starck还与瑞典的Metasphere Technology合作，由Metasphere生产一种新型球形金属粉末，H.C.Starck负责销售。

瑞典赫格纳斯产品运用的领域包括: 粉末冶金零件，为每种零件和工艺提供最适合的粉末，其最著名的是铁基金属粉末。赫格纳斯铁粉在化学、冶金领域的应用非常广泛。比如塑料的生产、作为其他金属生产的强化剂等，也用于化工产品的循环利用以及农业和制药等行业。赫格纳斯高品质镍基、钴基和铁基表面热喷涂粉末，能改进高耐磨零件的性能并延长其使用寿命。

印度普莱克斯通过其气雾化钛金属粉末生产线上，为全世界的客户提供优质的3D打印用钛金属粉末材料。2015年第三季度开始，普莱克斯就将开始全规模生产航空级的优质球形钛金属粉末。这些钛金属粉末将被用于制造如航天支架和生物医用植入物等3D打印产品。

NanoSteel携手Connecticut先进技术中心手在其纳米工程合金钢粉末材料基础上进行优化和创新。NanoSteel专有的金属合金材料可支持实现以经济的成本通过粘接剂喷射3D打印技术生产出高质量零部件，将助于加速诸如耐磨零件、轴承、刀具等从减材制造到增材制造的转换。

另外还有美国的阿美特克AMETEK提供不锈钢、Ni基合金， Co基合金，不锈钢粉末，工具钢金属粉末;美国的Argen Corporation主要为牙科提供Au，Pt，Pg，Ag，Cu合金金属粉末;意大利的Legor Group提供金、银金属粉末，以及Co基，Ni基合金金属粉末;日本的大阪钛Osaka Titamium提供钛合金金属粉末;美国的Pyrogenesis主要为国防部门提供Ti， Niobium，Nitinol，Al基合金;英国的Cooken Gold为首饰行业提供金等贵金属粉末。除此之外，增材制造设备厂商例如Concept Laser，EOS，SLM Solutions，Renishaw，Exone等均提供金属粉末。

飞而康科技：国际3D打印快速成型领军者

飞而康科技是一个科技创新型企业，主要致力于利用增材制造技术(即3D打印技术)生产航空航天、医疗器械、海洋船舶、化工等行业用高品质零部件，同时接受私人订制。飞而康航空级粉末生产部采用全程无接触、无污染的电极感应熔化气体雾化法制取高纯净、高球形度的钛合金粉末。

粒径分布包括： 0-53 µm、 45-105 µm、50-100、 50-150、50-200、 50-350 µm、0-350 µm ;氧含量ELI(<1300ppm)， 1300 ppm， 1500 ppm， 1600ppm;球形度高，流动性好;无夹杂;客户定制的其它粒径和氧含量。

工艺保证：保证产品化学成分满足航空航天和生物医学标准规范;保证高纯度(H<0.005%， N<0.01%， C<0.01% wt);保证一致性;保证可重复性;保证从原材料到成品每一生产步骤的可追溯性;提供粒度分析报告、化学成分分析报告及客户要求的其他检测报告。 飞而康科技董事长：澳大利亚技术科学与工程院院士吴鑫华，吴鑫华院士认为金属3D打印其实是近五年的事情，这跟激光有关系，高功率的激光能熔化金属，能够精确地在一个金属的粉末床上划出一条线来，就是纤维激光，高功率的纤维激光也就是近五年才发展起来，所以金属3D打印也就是近五年的发展，而从专业来讲就是怎么传播的工艺或者选取文化的工艺。她还强调，从金属的3D打印构建来讲，目前3D打印面临两类比较大的挑战，一类是航空航天，还有一个是医疗类。吴鑫华表示，在航天领域来讲，就是如何使所有打印出来的构件达到国际航空标准，达到适航的要求，而当下中国真正的要上民用飞机和上民用发动机的模型打印技术并未达到世界标准;而在医疗领域来讲，吴院士则指出除了连体婴儿，现在很多的疾病，包括一些肿瘤的治疗、心脏病的治疗，很多假体的人工的替换这种手术方案已经成功运用3D打印开展，但目前做的这些模型还是不能放在体内，因为其材料还没有很好的生物相溶性。即3D打印人体体内器官还有一定距离，但关节、人工的骨骼、外耳等模型可以放在体内，替代一个缺损的受损的器官。

华曙高科是专注于工业级3D打印领域的研发与制造，公司从事选择性激光烧结3D打印 Selective Laser Sintering(SLS)设备制造、材料生产和加工服务三项主营业务，服务于汽车、航空航天、机械制造、医疗器械、房地产、动漫等行业。

华曙高科于2011年成功研制出中国首台高端选择性激光烧结尼龙设备，成为世界上第三家LS设备制造商;同时，华曙高科成功研制出选择性激光烧结尼龙材料，成为世界上第二家该类材料制造商;即制造设备，又生产材料，还从事终端产品加工服务，独立构成选择性激光烧结技术(SLS)完整产业链的企业，华曙高科是全球唯一一家。2015年4月，高分子复杂结构增材制造国家工程实验室落户华曙高科，成为增材制造领域全国首家由企业承建的国家级工程实验室。

华曙高科董事长：许小曙博士(美籍华人科学家)是国际增量制造领域的知名专家，在美国和全球有超过15年的3D打印从业经验，曾担任数家美国增量制造龙头公司的技术总监，掌握了增量制造领域最先进的技术与理念，并作为该领域的领军人物不断推动着增量制造技术的创新与发展。

许小曙博士为湖南省第一批“百人计划”专家，长沙市313人才计划专家，长沙国家高新区35人才计划专家。曾任美国3D Systems、Solid Concepts公司等增材制造龙头企业技术总监，美国Trilogy公司软件开发总工程师、美国焊接研究所技术总监，美国焊接协会A9资深委员，Welding Journal杂志编委。从事智能制造技术研究工作二十余年，开发了多项具有革新意义的智能制造系统，如世界上第一个基于个人计算机的专家系统Weld Selector、被美国金属手册(ASM)指定为标准的自动机器人焊接系统Weld Excell等。在3D打印领域做出了杰出贡献，带领3D Systems公司突破了选择性激光烧结的技术瓶颈，相继开发出四代选择性激光烧结设备，为该公司成为世界上最大的激光增材制造服务商做出了重要贡献。

2011年被国际分层制造行业权威协会AMUG-Additive Manufacturing Users Group授予终身成就奖(“恐龙奖”)。该奖项用以表彰在SLS和SLA领域做出长期卓越贡献以及具有领导力的人士，全世界仅十余人获此殊荣。2012年，美国AMUG协会公布了其新一届理事会成员，许小曙博士成为该届理事会唯一亚太地区理事(Liaison)，全面负责该协会的亚洲事务。

许小曙博士于2009年回国创立华曙高科，带领华曙高科团队开发出一系列具有自主知识产权的高分子与金属3D打印装备与材料，使华曙成为全球唯一一家独立构成3D打印设备、材料、加工服务全产业链的企业。担任3D打印领域全国首个落户企业的国家工程实验室——高分子复杂结构增材制造国家工程实验室主任，集聚整合创新与产业化优质资源，开展3D打印领域战略前沿与重点关键技术攻关、工程试验、标准构建与成果转化，打造国际领先的3D打印人才团队与公共服务平台。

上海佳梦亭商贸有限公司：从国外引进优质金属粉末，供应3D打印等专业市场。采用电极感应熔炼技术，对金属材料进行原子雾化，制造出纯度极高，粒度极其规则的金属粉末。

特征：种类齐全。从铝到锆，大部分常用金属及合金粉末均可制造;圆度高，流动性好;组装密度高;含氧量低;粒度分布控制灵活;可依据客人需要，按照不同厂家的设备量身定制粒度大小和分布范围。

成都惠腾新材料有限公司：成立于2014年11月，企业规模逐渐扩大，现有职工50余人，公司占地面积1千平，我公司现金属粉末及金属合金粉末材料广泛地应用于航空、石油、机械、化工、煤矿、交通、电力、冶金等工业部门;近年来，随着科学技术的发展，3D打印工艺以及激光修复等工艺日益兴起，对金属粉末及金属合金粉末的要求更高，应用领域更加广泛。

公司有从事金属粉末材料及应用多年的经验和工程技术人员，有成熟的工艺和先进的雾化设施，生产的粉末氧含量低，使用性能好等特点。公司根据市场需要，针对不同用途的金属粉末及金属合金粉末材料，采用不同的生产工艺条件，加上对产品质量的追求，满足市场需要，生产严格按照国际标准、国家标准执行，主要生产镍基、铁基、钴基、铜基、铬基、锡基等系列产品，主要用于3D打印、激光熔覆、热喷涂(焊)、冷喷涂、粉末冶金压制。

产品生产采用世界先进的真空感应洁净熔炼系统和惰性气体雾化技术制备3D打印用球形金属粉末，突破洁净冶炼与气体雾化、粉末粒度控制、粉末形态控制、粉末气体含量控制、粉末夹杂含量控制等一系列核心关键技术，开发成套制粉装备与工艺技术，研制出满足先进制造工艺需求的高品级球形金属粉末，粉末制备处理技术及产品质量达到了世界先进水平。可用于3D打印激光/电子束增材制造(SLM/EBM)、激光熔铸/激光直接沉积(DLD)、粉末热等静压成型。

适用于 SLM 成形技术，包括 EOS 公司的选区激光熔化设备(EOSINT M系列)，ConceptLaser 的激光熔化设备，美国 3Dsystems的激光熔化设备，以及国内的科研院校及企业所研发的选区激光熔化设备，如华曙高科、铂力特等。 应用领域。